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문제 정의
- 본 실험에서는 SCS의 첨가 효과와는 별도로 김치의 관능적 특성에 영향을 미치는 휘발성 냄새성분의 효과를 관찰하였다. [Table 6]은 김치의 주요한 휘발성 냄새성분 8종과 2일 숙성된 김치의 전반적인 기호도 사이의 상관관계를 나타낸 것이다.
- 본 연구의 목적은 김치에 설탕 대신에 스테비오사이드 함유 감미료(SCS)를 첨가하고, SCS가 젖산균의 산생성과 생육, 관능적 특성 및 몇 가지 휘발성 냄새성분에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 김치 제조 원료에 백설탕 1%(표준시료), SCS를 0.
- 본 연구의 목적은 김치에 설탕 대신에 스테비오사이드 함유 감미료(SCS: stevioside-containing sweetener)를 첨가하고, 스테비오사이드 함유 감미료가 젖산균의 산생성과 생육, 관능적 특성 및 몇 가지 휘발성 냄새성분에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 김치 제조 원료에 백설탕 1%(표준시료), SCS를 0.
가설 설정
- 1)Salt content was adjusted to approximately 1.5% of final product. Salt content was measured by digital-salinometer (Sekisui Co.
제안 방법
- 젖산균수, pH 및 산도는 비숙성시료 또는 숙성시료(1, 2, 3일)의 국물부분을 취하여 분석하였다. 젖산균수는 시료를 펩톤수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS 한천배지(Difco Lab., USA)에서 35℃, 48시간 배양한 후 colony수가 30~300개인 평판을 선택하여 산출하였고, pH는 pH meter (Istek, Model 720P)로 측정하였다. 산도는 증류수 10 g에 김칫국물 5g을 넣고 0.
- 비숙성시료와 숙성시료를 5℃에서 충분히 방냉한 후 종이 접시에 20 g씩 넣어 검사원에게 나누어주었다. 관능검사방법(기호도검사)은 플라스틱용기에서 1~3일간 숙성한 시료 중 표준시료(Reference)를 검사원에게 미리 알려주고 실시하는 multiple comparisons test에 준하였으며(Larmond 1977), 10명의 검사원을 대상으로 매일 같은 시간에 6일에 걸쳐 전반적인 기호도, 맛, 냄새, 조직감 및 색상을 측정하였다. 관능검사의 척도기준은 9점법으로 표준시료(Reference)를 5점으로 하고, 이것보다 좋으면 6점에서 9점(최고점수)까지 부여하고 표준시료보다 싫으면 4점에서 1점(최하점수)까지 부여하도록 하였다.
- 본 연구의 목적은 김치에 설탕 대신에 스테비오사이드 함유 감미료(SCS: stevioside-containing sweetener)를 첨가하고, 스테비오사이드 함유 감미료가 젖산균의 산생성과 생육, 관능적 특성 및 몇 가지 휘발성 냄새성분에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 김치 제조 원료에 백설탕 1%(표준시료), SCS를 0.165, 0.33, 0.66, 1.32%(w/w)의 농도로 첨가하고 pH, 산도, 젖산균수를 측정하고, 표준시료와 비교하여 관능검사를 실시하였으며 김치의 몇 가지 휘발성 냄새성분의 농도변화를 측정하였다.
- 본 연구의 목적은 김치에 설탕 대신에 스테비오사이드 함유 감미료(SCS)를 첨가하고, SCS가 젖산균의 산생성과 생육, 관능적 특성 및 몇 가지 휘발성 냄새성분에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 김치 제조 원료에 백설탕 1%(표준시료), SCS를 0.165, 0.33, 0.66, 1.32%(w/w)의 농도로 첨가하고 pH, 산도, 젖산균수를 측정하고, 표준시료와 비교하여 관능검사를 실시하였으며, 김치의 몇 가지 휘발성 냄새성분의 농도변화를 측정하였다. SCS 첨가농도를 증가시킴에 따라 pH는 증가하는 경향을 보였으며, 산도는 감소하는 경향을 보였다.
- SCS(참감미)의 제조사인 (주)대평의 자료에 의하면, SCS는 효소처리 스테비아 5%를 함유하고 있으며(에리스리톨 94%, 시클로덱스트린 1%도 함유), SCS의 감미도가 설탕의 3배이므로 설탕 대신 사용하는 경우에는 설탕사용량의 1/3정도 사용을 권장하고 있다. 따라서 본 실험에서는 백설탕 1%첨가시료를 표준시료로 하고, 설탕 대신에 SCS 0.165, 0.33, 0.66, 1.32%를 김치재료에 각각 첨가하였다. 숙성시료는 용기에 405 g씩 넣은 후, 공기를 빼기 위하여 잘 누른 다음, 20의 항온기(JISICO, Model J-IBO2, Korea)에서 숙성시키면서 1, 2, 3일마다 하나씩 꺼내어 분석하였다.
- Louis, MO, USA)으로 밀봉한 후, 35℃의 pair stirrer(Eyela, PS-100, Kyoto, Japan)에서 20분간 교반하였다. 발생한 headspace gas를 5 mL gas tight syringe(Hamilton Co., Reno, Nevada, USA)로 2 mL취하여 gas chromatograph로 분석하였다.
- 김칫국물은 김치를 숙성시킨 플라스틱용기(김치 540 g씩 숙성)에서 180 g을 취하였다. 본 연구에서는 GC에 주입한 headspace gas를 발생시키기 위해 김치가 함유된 액체상태의 시료를 pair stirrer(Eyela, PS-100, Kyoto, Japan)로 교반했다. 따라서 김치건더기를 pair stirrer에서 교반이 가능한 작은 절편으로 만들기 위하여 (김치 540 g에서 국물 180 g을 분리한) 건더기 360 g을 2-3 mm 두께의 절편으로 썰었다.
- 비숙성시료와 숙성시료를 5℃에서 충분히 방냉한 후 종이 접시에 20 g씩 넣어 검사원에게 나누어주었다. 관능검사방법(기호도검사)은 플라스틱용기에서 1~3일간 숙성한 시료 중 표준시료(Reference)를 검사원에게 미리 알려주고 실시하는 multiple comparisons test에 준하였으며(Larmond 1977), 10명의 검사원을 대상으로 매일 같은 시간에 6일에 걸쳐 전반적인 기호도, 맛, 냄새, 조직감 및 색상을 측정하였다.
- 32%를 김치재료에 각각 첨가하였다. 숙성시료는 용기에 405 g씩 넣은 후, 공기를 빼기 위하여 잘 누른 다음, 20의 항온기(JISICO, Model J-IBO2, Korea)에서 숙성시키면서 1, 2, 3일마다 하나씩 꺼내어 분석하였다. 비숙성시료(숙성 0일 시료)는 김치를 제조한 즉시 0의 냉장고(FC-B53CM, LG 전자, 경남 창원)에 보관하였다.
- 실험은 4회 반복 실시하고 매회 7회 이상 주입하였으며 gas chromatograph의 분석조건은 [Table 2]와 같다.
- 절인 배추를 수돗물로 3회 헹구고 10분간 탈수시킨 후 양념을 혼합하여 [Table 1]과 같은 조성으로 김치를 제조하였다 (Ko & Lee 2006a).
- 젖산균수, pH 및 산도는 비숙성시료 또는 숙성시료(1, 2, 3일)의 국물부분을 취하여 분석하였다. 젖산균수는 시료를 펩톤수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS 한천배지(Difco Lab.
- 표준물질과 머무름 시간을 비교하여 피크를 확인하고 (정성분석), HP ChemStation(Revision A.05.01, 1997)으로 계산된 표준시료와 실험시료의 해당 냄새성분의 피크면적을 비교하여 정량분석 하였다. 내부표준물질로 사용한 1-pentanol (99+%, Aldrich Chemical Co.
- 표준시료는 50 mL의 증류수, 25 g의 sodium sulfate anhydrous 및 1-pentanol, Ethanol(이상 두 표준물질은 100 ppm수용액을 사용), Allyl mercaptan, Methyl allyl sulfide, Dimethyl disulfide, Diallyl sulfide, Methyl propyl disulfide, Methyl trisulfide, Diallyl disulfide(이상 7개의 표준물질은 20 ppm 수용액을 사용)를 각각 첨가하여 만든 후, 시료와 동일한 조건으로 분석하였다. 표준시료로부터 발생한 headspace gas를 1 mL 주입시켜 얻어진 피크의 면적과 시료의 해당 휘발성 냄새성분의 피크면적을 비교하여 계산하고, 여기에 표준시료중의 1-pentanol의 면적과 시료중의 1-pentanol의 면적비인 회수율의 역수를 곱하여 정량하였다.
- 표준시료는 50 mL의 증류수, 25 g의 sodium sulfate anhydrous 및 1-pentanol, Ethanol(이상 두 표준물질은 100 ppm수용액을 사용), Allyl mercaptan, Methyl allyl sulfide, Dimethyl disulfide, Diallyl sulfide, Methyl propyl disulfide, Methyl trisulfide, Diallyl disulfide(이상 7개의 표준물질은 20 ppm 수용액을 사용)를 각각 첨가하여 만든 후, 시료와 동일한 조건으로 분석하였다. 표준시료로부터 발생한 headspace gas를 1 mL 주입시켜 얻어진 피크의 면적과 시료의 해당 휘발성 냄새성분의 피크면적을 비교하여 계산하고, 여기에 표준시료중의 1-pentanol의 면적과 시료중의 1-pentanol의 면적비인 회수율의 역수를 곱하여 정량하였다. 각 휘발성 냄새성분의 함량계산식은 다음과 같다.
대상 데이터
- Gas Chromatograph의 내부표준물질과 표준시료로는 1- pentanol(99+%, Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, USA), Ethanol(GC-grade, Merck, Darmstadt, Germany), Allyl mercaptan(GC-grade, Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, USA), Methyl allyl sulfide(98+%, Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, USA), Dimethyl disulfide(GC-grade, Fluka Chemical, Steinheim, Switzerland), Diallyl sulfide (Sigma-grade, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA), Methyl propyl disulfide(90+%, Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, USA), Methyl trisulfide(98+%, Acros Orgarnics, New Jersey, USA), Diallyl disulfide(GC-grade, Fluka Chemical, Steinheim, Switzerland)를 사용하였다.
- Ko & Lee(2004)의 방법을 참조하여 다음과 같이 준비하였다. 김치건더기와 국물을 별도로 준비한 후에 분석 전에 혼합하여 시료로 사용하였다. 김칫국물은 김치를 숙성시킨 플라스틱용기(김치 540 g씩 숙성)에서 180 g을 취하였다.
- 01, 1997)으로 계산된 표준시료와 실험시료의 해당 냄새성분의 피크면적을 비교하여 정량분석 하였다. 내부표준물질로 사용한 1-pentanol (99+%, Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, USA)은 동일한 실험조건하에서 본 연구에서 사용된 칼럼의 담체에 대한 반응성이 김치의 주요한 휘발성 냄새성분들과 유사하였으므로 표준물질과 시료 중의 1-pentanol의 함량비를 정량분석의 보정계수(factor)로 사용하였다.
- 절인 배추를 수돗물로 3회 헹구고 10분간 탈수시킨 후 양념을 혼합하여 [Table 1]과 같은 조성으로 김치를 제조하였다 (Ko & Lee 2006a). 마늘과 생강은 다져진 상태로 사용하였다. SCS(참감미)의 제조사인 (주)대평의 자료에 의하면, SCS는 효소처리 스테비아 5%를 함유하고 있으며(에리스리톨 94%, 시클로덱스트린 1%도 함유), SCS의 감미도가 설탕의 3배이므로 설탕 대신 사용하는 경우에는 설탕사용량의 1/3정도 사용을 권장하고 있다.
- 배추, 고춧가루(김치용, E-Mart 태양초고춧가루, 전북 고창), 생강(가나유통, 충남 서산 및 전남 완주), 마늘(가나유통, 전남 해남), 설탕(제일제당, 국내산), 소금(청정원, 신안섬 천일염바다소금, 전남 신안), 멸치액젓(청정원, 멸치액젓 100%, 제주모슬포 멸치액젓, 제주 모슬포)은 서울 창동에 소재한 대형 할인마트에서 일괄 구매 하였다. 스테비오사이드 함유 감미료(SCS)는 대평(경북 상주)의 제품이며 상품명은 “참감미”이다.
- 배추는 가을에 생산된 결구배추를 사용하였다. 먼저 배추를 잘 다듬은 후, 4 cm×4 cm 크기로 썰어 배추무게의 두 배에 상당하는 20%(w/w)의 소금물에 넣어 2시간 동안 절였다.
- 숙성시료는 용기에 405 g씩 넣은 후, 공기를 빼기 위하여 잘 누른 다음, 20의 항온기(JISICO, Model J-IBO2, Korea)에서 숙성시키면서 1, 2, 3일마다 하나씩 꺼내어 분석하였다. 비숙성시료(숙성 0일 시료)는 김치를 제조한 즉시 0의 냉장고(FC-B53CM, LG 전자, 경남 창원)에 보관하였다. 김치숙성용기는 1L의 플라스틱용기(Nalgene, Rochester, NY, USA)를 사용하였다.
- Ko 등(2004), Ko(2005), Ko & Lee(2007)는 젓갈, 감초 추출물, 분말녹차가 첨가된 김치의 품질특성을 조사하는 연구에서 GC를 이용하여 20℃에서 숙성한 김치에 함유된 8종의 주요한 휘발성 냄새성분의 함량변화를 관찰하였다. 비숙성시료에서는 Ethanol 등의 6개 성분이 검출되었으며, 1일 숙성 후에는 Diallyl sulfide와 Methyl trisulfide가 새로이 검출되었다. 김치의 숙성 기간 중에 일부 화합물은 계속 증가하고, 일부 화합물은 증가하다가 감소하고, 일부 화합물은 감소하였다가 다시 소폭 증가하였다.
- [Table 5]는 비숙성시료와 2일 숙성된 김치의 휘발성 냄새성분의 변화를 보여주는 것이다. 비숙성시료에서는 Ethanol, Allyl mercaptan, Methyl allyl sulfide, Dimethyl disulfide, Methyl propyl disulfide, Diallyl disulfide의 6개 성분이 탐지되었다. 2일 숙성 후에는 비숙성시료의 6개 성분 외에도 Diallyl sulfide, Methyl trisulfide가 새로이 탐지되었다.
- 스테비오사이드 함유 감미료(SCS)는 대평(경북 상주)의 제품이며 상품명은 “참감미”이다.
데이터처리
- 전체적인 실험은 3~9회에 걸쳐 반복 실시하였으며, 각 항목별 실험반복 횟수는 Table 하단에 명기하였다. 실험결과는 Window용 SigmaStat software(SYSTAT Software Inc. 2004)를 사용하여 F-test (ANOVA와 최소유의차검정)와 Linear Regression으로 통계 처리하였다.
성능/효과
- 2)SCS (stevioside-containing sweetener) contains enzyme-treated stevia of 5%, erythritol of 94% and cyclodextrin of 1%.
- 2)SCS contains enzyme-treated stevia of 5%, erythritol of 94% and cyclodextrin of 1%.
- 3)SCS contains enzyme-treated stevia of 5%, erythritol of 94% and cyclodextrin of 1%.
- 4)The scores were assigned numerical values 1 to 9 with “no difference between sample and reference” equaling 5, “extremely better than reference” equaling 9 and “extremely inferior to reference” equaling 1.
- 17을 나타냈다. SCS 첨가 효과를 보면, 숙성 1일에는 표준시료(백설탕 1% 첨가시료)에 비교하여 SCS 첨가로 pH가 다소 상승하였으며, 첨가농도가 증가함에 따라 pH가 다소 상승하는 경향을 보였으나 큰 차이는 없었다. 이러한 경향은 숙성 2일과 3일도 동일하였다.
- 33%가 적합하다고 생각된다. SCS 첨가가 김치의 휘발성 냄새성분이 미치는 영향을 보면, Ethanol을 포함한 7개 성분은 SCS 농도가 증가함에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 보였으며, Diallyl disulfide는 큰 차이를 보이지 않았다. 김치의 관능성을 증진시키는 주요한 휘발성 냄새성분은 Dimethyl disulfide와 Diallyl sulfide의 2종이라고 생각된다.
- 이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. SCS 첨가농도를 증가시킴에 따라 pH는 증가하는 경향을 보였으며, 산도는 감소하는 경향을 보였다. 한편 젖산균수는 SCS 첨가농도의 증가에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 보였다.
- [Table 4]에 기재되지는 않았으나 냄새(odor), 조직감(texture) 및 색상(color)의 경우에는 SCS 첨가로 표준시료와 차이가 없었다. SCS의 첨가농도가 0.165%인 경우에는 표준시료와 맛이 거의 차이가 없었으며, 0.33% 또는 0.66% 첨가한 경우에는 김치의 상큼한 맛을 증진시키고 청량감을 높여주었으나, 1.32% 첨가한 경우에는 쓴맛(苦味)을 나타내어 관능성을 저하시켰다.[
- 관능검사 결과를 종합하여 판단하면, 관능적으로 가장 우수한 김치는 스테비아-열수추출물시료이었으며, 그 다음이 표준시료, 딜-열수추출물 시료이었다. TBARS(Thiobarbituric acid reactive substances)는 대체적으로 표준시료에 비해 딜-열수추출물시료, 스테비아-열수추출물시료의 TBARS값이 전반적으로 낮았는데, 딜-열수추출물이 스테비아-열수추출물보다 TBARS생성억제 효과가 높았다. TBA수치(Thiobarbituric acid value)는 지방의 산화를 평가하는데 널리 사용하는 방법인데 TBARS가 높은 경우에는 일반적으로 식품의 향미가 저하되며, 김치의 경우에도 TBARS가 높으면 관능성이 낮다는 것을 간접적으로 시사한다.
- 05), 그 결과 김치의 향미 부분에서 더욱 좋은 점수를 얻었다고 보고하였다. 관능검사 결과를 종합하여 판단하면, 관능적으로 가장 우수한 김치는 스테비아-열수추출물시료이었으며, 그 다음이 표준시료, 딜-열수추출물 시료이었다. TBARS(Thiobarbituric acid reactive substances)는 대체적으로 표준시료에 비해 딜-열수추출물시료, 스테비아-열수추출물시료의 TBARS값이 전반적으로 낮았는데, 딜-열수추출물이 스테비아-열수추출물보다 TBARS생성억제 효과가 높았다.
- 05), 그 결과 김치의 향미부분에서 더욱 좋은 점수를 얻었다. 관능검사 결과를 종합해보면, 가장 우수한 김치는 스테비아-열수추출물시료이었으며, 그 다음이 표준시료, 딜-열수추출물시료이었다.
- 관능검사의 결과를 보면, 전반적인 기호도의 수치는 숙성일에 따라 다소 차이가 있으나 SCS 0.33% 또는 0.66% 첨가시료의 수치가 다른 시료의 수치보다 유의적으로 높은 경향을 보였으며(p<0.05), SCS 1.32% 첨가시료의 수치가 다른 시료의 수치보다 유의적으로 낮은 경향을 보였다(p<0.05).
- 본 실험에서는 SCS 첨가로 김치의 숙성 1일부터 젖산균의 생육과 산생성이 억제되는 현상을 나타냈는데, 그 이유는 SCS에 함유된 스테비오사이드의 농도가 스테비아열수추출물에 함유된 스테비오사이드 농도보다 높기 때문이라고 생각된다. Kim 등(2004)의 실험에서 발효 후기에 스테비아열수 추출물로 산도가 감소하는 것은 본 실험과 경향이 일치하는 것이다.
- 산도와 생균수의 결과로 판단했을 때, 김치에 첨가된 SCS 는 젖산균이 아직 활발하게 생육하지 않은 숙성 1일에는 젖산균의 생육과 산생성에 큰 영향을 미치지 않았으나, 젖산균의 생육이 활발한 2일과 3일에는 젖산균의 생육과 산 생성을 억제하는 경향이 비교적 명확하였다.
- 398로 비교적 낮았다. 이러한 결과는 김치에 설탕 대신에 첨가되는 SCS 농도는 0.165%나 0.66%보다는 0.33%가 적합하다는 것을 의미한다. 그림에서 중심에 위치한 실선()은 배열된 수치의 X축과 Y축 사이의 상관성을 나타내는 선(line)으로서 이 선의 기울기가 높을수록 SCS와 전반적인 기호도 사이의 상관성은 높아진다.
- 전반적인 기호도와 맛의 수치는 동일하였는데, 그 결과를 보면 숙성일에 따라 다소 차이가 있으나 SCS 0.33% 또는 0.66% 첨가시료의 수치가 다른 시료의 수치보다 유의적으로 높게 평가되었으며(p<0.05), SCS 1.32% 첨가시료의 수치가 다른 시료의 수치보다 유의적으로 낮은 경향을 보였다(p<0.05).
- [Table 6]은 김치의 주요한 휘발성 냄새성분 8종과 2일 숙성된 김치의 전반적인 기호도 사이의 상관관계를 나타낸 것이다. 전반적인 기호도와 상관성이 높은 휘발성 냄새성분은 Dimethyl disulfide와 Diallyl sulfide의 2종으로 나타났으며, Ethanol, Methyl allyl sulfide, Methyl propyl disulfide는 중간정도의 상관성을 보였고, 나머지 3종은 낮은 상관성을 보였다. 이러한 결과로부터 김치의 관능성을 증진시키는 주요한 휘발성 냄새성분은 Dimethyl disulfide와 Diallyl sulfide의 2종이라고 생각된다.
- 표준시료와 SCS 첨가시료의 결과를 비교하여보면, 숙성 1일에는 SCS의 첨가농도가 증가함에 따라 산도가 감소하였으나 시료사이에 유의적인 차이는 없었으며 숙성 2일과 3일에는 SCS의 첨가농도가 증가함에 따라 산도가 감소하고 표준시료 또는 낮은 농도의 SCS 첨가시료에 비하여 SCS 첨가농도가 높은 시료는 유의적인 차이를 보였다(p<0.05).
- 한편 SCS 첨가농도를 증가시킴에 따라 대체적으로 젖산균수가 다소 감소하는 경향을 보였으며, 높은 농도의 SCS 첨가시료는 표준시료 또는 낮은 농도의 SCS 첨가시료와 유의적인 차이를 보였다(p<0.05).
- 한편 SCS 첨가의 영향을 보면, Ethanol, Allyl mercaptan, Methyl allyl sulfide, Dimethyl disulfide, Diallyl sulfide, Methyl propyl disulfide, Methyl trisulfide의 7개 성분은 SCS 농도가 증가함에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 보였으며, Diallyl disulfide는 큰 차이를 보이지 않았다. 그 이유는 SCS 첨가농도가 증가함에 따라 젖산균의 생육이 다소 억제되어 젖산균 생육의 대사물질에 해당되는 휘발성 냄새 성분도 다소 감소한 것으로 생각된다.
- SCS 첨가농도를 증가시킴에 따라 pH는 증가하는 경향을 보였으며, 산도는 감소하는 경향을 보였다. 한편 젖산균수는 SCS 첨가농도의 증가에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 보였다. 이와 같은 결과는 김치에 첨가된 SCS가 (특히 높은 농도에서는) 젖산균의 생육과 산 생성을 억제하는 것을 의미한다.
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